NBT煤炭自动制样系统第1部分-技术条件编制说明

《煤炭智能化制样系统第1部分技术条件》能源行业标准制定说明

1工作任务来源和主要工作过程

1.1工作任务来源

自2010年以来，煤炭制样设备在信息化、自动化、智能化方向取得了快速

发展，国内大型设备制造企业逐步推出了全水分试样、存查煤样、0.2mm试样一

体化制备的成套智能化制样系统，在电力、煤炭、石化、冶金等行业得到了不同

程度的应用。因制样系统结构复杂、制样流程长并具备一定的精密性，在现场应

用过程中，设备的可靠性、制样代表性等方面仍存在不同程度的问题。

目前，成套智能化制样系统的设计制造主要基于传统的采样、制样设备，依

据标准主要参考GB/T19494.2-2023《煤炭机械化采样第2部分：煤样的制备》、

GB/T30730-2014《煤炭机械化采样系统技术条件》、GB/T30731-2014《煤炭联

合制样系统技术条件》及相关制样标准，尚无与之相适应的标准，不利于煤炭检

测行业的规范有序发展。因此，结合国家能源局下达的2022年能源行业标准制

定计划（国能综通科技〔2022〕96号）要求，全国煤炭标准化技术委员会煤炭

检测分技术委员会经研究决定，于2023年3月14日成立《煤炭自动化化制样系

统》行业标准制定工作组，负责行业标准《煤炭自动化制样系统第1部分技术

条件》（能源20220099）的制定。

1.2主要工作过程

煤炭科学技术研究院有限公司煤炭检测中心组织有关研究人员成立标准制

定工作组，本标准的制定工作于2023年启动。

工作过程与起草人的主要工作内容如下：

（1）标准制定工作组的成立

2023年，成立标准制定工作组，工作组通过讨论和研究，制定出相应的工

作计划。

（2）标准制定的前期调研

至2023年3月，查阅相关标准及资料，确定了标准制定的总体思路。同时

开展必要的论证工作。

（3）标准草案的编制

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《煤炭智能化制样系统第1部分技术条件》能源行业标准制定说明

2023年3月23日~3月24日，全国煤炭标准化技术委员会煤炭检测分会《煤

炭自动化制样系统第1部分技术条件》制定工作组于北京召开工作会议，与会

工作组成员从设备的设计制造、使用需求、性能要求等角度，展开了充分的交流

与讨论，在设备的系统组成、技术要求等方面给出了初步意见。会后，由煤炭科

学技术研究院有限公司煤炭检测中心按照GB/T1.1-2020《标准化工作导则第1

部分：标准的结构和编写》的要求，并参考GB/T19494.2-2023《煤炭机械化采

样第2部分：煤样的制备》、GB/T30731-2014《煤炭联合制样系统技术条件》

及类似智能化装备的技术条件、技术要求国家标准，对《煤炭自动化制样系统第

1部分技术条件》讨论稿进行修改，其中将标准名称修改为《煤炭智能制样系

统第1部分技术条件》。

标准起草单位于2023年5月至2024年4月，先后6次对标准草案和编制说

明进行了内部讨论、修改，再讨论、再修改，同时广泛调研工作组成员及行业相

关方意见，于2024年6月将收集到的反馈意见汇总，根据反馈意见对标准草案

和编制说明进行了相应修改，最终形成征求意见稿和编制说明。

2标准制定原则和主要内容的确定

2.1制定原则

本标准依据GB/T1.1－2020《标准化工作导则第1部分：标准的结构和编

写》规定的要求进行编写。

2.2制定依据

本标准制定过程中主要参照GB/T19494.2-2023《煤炭机械化采样第2部分：

煤样的制备》、GB/T30731-2014《煤炭联合制样系统技术条件》及类似智能化

装备的技术条件、技术要求国家标准。

3条文说明

3.1标准名称

将标准名称由《煤炭自动化制样系统第1部分：技术条件》改为《煤炭智

能制样系统第1部分：技术条件》。

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《煤炭智能化制样系统第1部分技术条件》能源行业标准制定说明

智能化是指事物在计算机网络、大数据、物联网和人工智能等技术的支持下，

所具有的能满足人的各种需求的属性。智能化是建立在数据化的基础上的，通过

智能技术的应用，使事物逐步具备类似于人类的感知能力、记忆和思维能力、学

习能力、自适应能力和行为决策能力。在智能化应用场景中，以人类的需求为中

心，能动地感知外界事物，按照与人类思维模式相近的方式和给定的知识与规则，

通过数据的处理和反馈，对随机性的外部环境做出决策并付诸行动。

自动化是指机器设备、系统或过程（生产、管理过程）在没有人或较少人的

直接参与下，按照人的要求，经过自动检测、信息处理、分析判断、操纵控制，

实现预期的目标的过程。采用自动化技术不仅可以把人从繁重的体力劳动、部分

脑力劳动以及恶劣、危险的工作环境中解放出来，而且能扩展人的器官功能，极

大地提高劳动生产率，增强人类认识世界和改造世界的能力。

可见，自动化、智能化存在一定的联系和递进关系，对于相关设备、系统或

过程，自动化是实现智能化的坚实基础，智能化是自动化在信息处理、分析学习、

决策执行等方面能力的进一步加强和提升。传统的破碎缩分机、电动缩分机、联

合制样机组、大样制备系统等制样设备实际上就是自动化的产物，只是自动化水

平较低。目前市场上出现的新型制样系统其自动化水平显著提高，并具有信息处

理、感知决策的能力，基本具备了智能化的属性，同时，兼顾智能检测技术的快

速更新迭代，智能化煤炭制样系统将进入高速发展阶段，为使标准起到规范行业

发展并引领行业发展的作用，故将标准名称由《煤炭自动化制样系统第1部分：

技术条件》改为《煤炭智能制样系统第1部分：技术条件》。

3.2“3术语和定义”

本标准定义的“煤炭智能制样系统”是综合考虑智能化和制样目标两方面内

容，给出了“基于计算机网络、物联网、智能控制等技术，能够实现煤炭样品制

备过程的感知、决策、执行，使煤样达到分析或试验状态的系统。”的定义。

在传统煤样制备过程中，一般都需要制备出全水分试验煤样、存查煤样及一

般分析试验煤样。在本标准制定过程中，考虑到一般分析试验煤样空气干燥部分

既可以在制样环节、也可以在化验环节以及市场上现有智能制样系统实际的制样

能力，综合工作组意见，智能制样系统未规范性的给出空气干燥要求，并以注的

形式给出了具体描述。

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《煤炭智能化制样系统第1部分技术条件》能源行业标准制定说明

3.3“4系统组成”

智能制样系统与传统制样设备相比，更加集成、自动、智能，主要由控制子

系统、功能子系统、辅助子系统三大部分有机组合而成。为了系统实现全流程智

能化制样，需要由控制子系统进行信息输入/输出、信息处理、运行控制等，需

要由功能子系统接受与执行制样指令，完成全部制样任务，同时需要配套样品收

集、除尘、弃样收集等辅助设施。控制子系统主要包括运行控制单元和人机交互

单元，是系统智能化运行的关键；功能子系统通常包括给料、破碎、缩分、干燥、

粉碎、称量等单元，是完成制样任务的执行载体；辅助子系统主要包括样品收集、

除尘、弃料等单元，解决实现系统无人化运行的样品收集传输、弃样处理及系统

除尘等问题。

智能制样系统

控制子系统功能子系统辅助子系统

运人

行机给破缩干粉称收除弃

控交料碎分燥碎量集尘料

制互单单单单单单单单单

单单元元元元元元元元元

元元

图1系统组成

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《煤炭智能化制样系统第1部分技术条件》能源行业标准制定说明

运行控制、人机交互单元

称量单元给料单元

干燥单元破碎单元

工业机器人

（若干）

粉碎单元缩分单元

……

收集单元、除尘单元、弃料单元

图2机器人制样系统架构模式示例

近年来，市场上的智能制样系统逐渐形成了三种架构形式，主要是根据样品

的传输载体的不同，分为了采用工业机器人传递样品的机器人制样系统和采用输

煤皮带或链斗方式依次传递样品的串联式制样系统，以及采用工业机器人和皮带

/链斗有机结合方式传递样品的混合式制样系统。

机器人制样系统架构模式的主要特征是以一个或多个工业机器人作为各个

制样功能单元间样品传递和处理的执行载体，有序衔接制样各环节，完成整个制

样过程。空间布局上往往由各个制样功能单元围绕一个或多个机器人布置，主要

架构模式如图2。

串联式制样系统架构模式的主要特征是以皮带、链斗、螺旋给料等作为各个

制样功能单元间样品传递的执行载体，按先后顺序将样品从上游单元传递到到下

游单元，依次衔接各制样环节完成整个制样过程。空间布局上往往由各个制样功

能单元按样品制备先后顺序呈串联方式布置，主要架构模式如图3。

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《煤炭智能化制样系统第1部分技术条件》能源行业标准制定说明

称量单元

给料单元

运破碎单元收

行集

控单

制元

单、

元缩分单元除

、尘

人单

机元

交、

互弃

单料

元单

元

干燥单元

粉碎单元

干燥单元（空气干燥）

图3串联式制样系统架构模式示例

混合式制样系统架构模式的主要特征是既有机器人制样系统架构模式特点，

又有串联式制样系统架构模式特点，空间布局上往往先由多个制样功能单元按先

后顺序形成串联方式布置，再由多个制样功能单元围绕一个或多个工业机器人布

置。主要架构模式如图4。

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《煤炭智能化制样系统第1部分技术条件》能源行业标准制定说明

运行控制单元、人机交互单元

称量单元给料单元

给料单元

粉碎单元干燥单元

工业机器人

破碎单元

（若干）

缩分单元……

缩分单元

……称量单元

收集单元、除尘单元、弃料单元

图4混合式制样系统架构模式示例

3.4“5.2整体性能要求”

5.2.1中，自感知、自决策、自执行是煤炭智能制样系统智能化运行的基本

能力，通过系统的智能化运行，自动感知来样状态，自动决策制样方案，自动执

行制样任务，实现分析试样制备所需的各种制样功能，主要包括感知、传输、给

料、破碎、粉碎、缩分、干燥、除铁、自动清理、样品收集、封装、称量、编码

识别、信息收集与处理、弃样暂存与处置等，最终可将煤样制备到分析或试验状

态。

5.2.3中，要求“制样系统在额定负载和工作速度下，可长时间连续稳定工

作”。稳定性和可靠性是智能制样系统运行的关键性能，如果故障率过高，会大

大增加系统的维护成本和影响样品准确性、安全性，严重制约系统的使用。所以，

较低的故障率是智能制样系统广泛应用的基础。

5.2.4中，“…，制样系统的外在水分适应性宜不小于8%”。煤样的外在水

分是导致制样系统发生堵塞或残留的重要原因之一，智能制样系统通常在3mm

及以下制样阶段设计干燥单元，用于防止小粒度样品制样时发生严重堵塞或残

留。因此，智能制样系统的水分适应性主要是针对前端大粒度煤样的制样部分，

因该制样阶段的设备功能结构接近联合制样机，其外在水分适应性指标参考了

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《煤炭智能化制样系统第1部分技术条件》能源行业标准制定说明

GB/T37031，但给出的是“宜”的建议，因为不同煤种的水分含量差距较大，无

烟煤基本在10%以下，烟煤在5%~30%范围均有分布，褐煤基本在40%以下，

但也有水分含量达到50%的褐煤，所以标准是从外在水分超过8.0%制样通过率

较差的经验出发，给出了水分适应性建议。

5.2.5中，“系统制样各阶段应具备自动清扫功能，能防止样品交叉污染。

除干燥水分损失外的样品质量总损失率应不大于2.0%，粉碎单元样品损失率应

不大于2.0%。”。制样系统结构复杂，每次制样前后不能进行人工清理，故要

求制样系统各环节具备自清扫功能，最大限度防止样品间交叉污染，以免影响样

品的代表性。对于整个系统，制样过程中样品残留、粉尘散失、全水分损失、样

品干燥等均会造成样品质量损失，系统一般为全封闭形式，粉尘散失和全水分损

失较小，主要是样品残留及样品干燥造成的损失，样品干燥质量损失可以人工较

正，所以主要是考虑样品残留引起的质量损失。系统内样品残余越多对下一个样

品品质的影响也就越显著，所以要尽量减少样品的质量损失。对于粉碎单元，主

要考虑到当前在该阶段主要采用负压吸料方式收集样品，必然会造成细小颗粒的

质量损失，同时若粉碎单元密闭性不严，也会造成质量损失。

通过数据模拟分析了系统总质量损失与粉碎单元质量损失对煤样灰分结果

的影响。结果表明，损失率为1%时，灰分偏差均在重复性限范围内；损失率为

2%、灰分差距20%时，灰分偏差即超出了重复性限；损失率为3%时，灰分偏差

均超出了重复性限。综合以上数据模拟分析结果以及当前煤炭制样系统使用过程

中质量损失的具体情况，给出了样品质量总损失率与粉碎单元损失率不大于

2.0%的要求。

损失样与原

原煤样损失煤样剩余煤样偏差

样灰分差值

灰分Ad质量占比灰分Ad质量占比灰分Ad质量占比灰分Ad

△

%%%%%%%

181008118.10990.10-10

281008128.20990.20-20

381008138.30990.30-30

181008218.20980.20-10

281008228.41980.41-20

381008238.61980.61-30

181008318.31970.31-10

281008328.62970.62-20

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《煤炭智能化制样系统第1部分技术条件》能源行业标准制定说明

381008338.93970.93-30

1810048117.7099-0.3030

2810048127.8099-0.2020

3810048137.9099-0.1010

1810048217.3998-0.6130

2810048227.5998-0.4120

3810048237.8098-0.2010

1810048317.0797-0.9330

2810048327.3897-0.6220

3810048337.6997-0.3110

5.2.7中，“系统制样偏倚和精密度应符合GB/T19494.2的要求”。智能制

样系统在制备样品过程中涉及到多级破碎、缩分，存在煤样粒度减小、质量减少

能影响煤样代表性的关键环节，同时该系统封闭性强、无人为参与，煤样残留、

质量损失等问题导致的交叉污染、代表性不足仍存在。为保障该系统样品制备的

代表性和可靠性，必须通过性能试验验证系统是否存在实质性偏倚、精密度是否

符合相关标准要求，验证通过后，才可投入使用。

3.5“6.1各单元技术要求”

6.1.1.1中，“控制子系统主要由运行控制单元、人机交互单元组成，…，可

实现整机联合运行、各单元单独运行及部分单元组合运行。”系统控制部分主要

由传感器、控制器、执行器、程序等维持系统运行所需的硬件与软件以及人机交

互单元组成，对功能子系统各单元、辅助子系统各单元进行控制和监测，起到整

体控制系统、完成制样任务的作用。特殊情况下，系统往往只需要运行部分环节，

所以整个系统需要实现整机联合运行、各单元单独运行及部分单元组合运行，同

时，便于维修、维护及性能试验。

3.6“6.2.2称量单元”

6.2.2.1中，“系统应设置称量功能，实现制样过程中煤样质量的监控”。样

品质量是制样过程中一个重要参数，在制样过程前、中、后设置样品称量是智能

制样系统区别于常规制样设备的重要特征之一，样品质量信息的感知、监控、分

析，是系统自行制定制样方案的重要依据，使样品制备全过程的监控有了重要抓

手，也为智能化系统的样品残留、交叉污染等分析、决策提供了依据。

6.2.2.2中，“称量范围应符合系统的实际需求，称量装置应定期检定或校准。

称量精度应符合以下要求：…”。智能制样系统中的样品称量装置的称量范围主

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《煤炭智能化制样系统第1部分技术条件》能源行业标准制定说明

要根据来样质量、样品制备方案、样品制备种类等实际应用场景进行配置，例如，

针对来样为（20~50）kg的制样系统和来样为（100~500）kg的制样系统所选择

的称量装置不同，制备13mm全水分试样和6mm全水分试样的制样系统所选择

的称量装置也不同。此外，为了保障必要的称量精度，不同最大秤量的称量装置，

其最小分度值要求不同。

3.7“6.2.4破碎单元”

6.2.4.2中，“对于出料粒度有特殊要求的样品，系统应采用逐级破碎方式，

使出料粒度分布符合要求”。对于制备可磨性指数、胶质层指数、煤岩反射率等

粒度范围有特殊要求的试样时，制样系统应采用逐级破碎法，制样系统可另行特

殊设计，必要时配置筛分装置，完成所需样品的智能化制备。

3.8“6.2.5粉碎单元”

6.2.5.1中，“粉碎单元的出料粒度应符合GB/T19494.2的要求；当制备有

特殊粒度要求的样品时，粉碎单元的出料粒度分布应符合相应试验样品的制备要

求”。对于既有出料粒度要求，又有粒度分布要求的样品，如自燃倾向、黏结指

数、基式流动度、奥阿等样品，应符合相应样品的制备粒度要求。对于小于0.2mm

试验煤样，粒度应全部小于0.2mm，即0.2mm过筛率为100%，应对其出料及残

留物料（若有筛网）进行粒度筛分试验，证明出料粒度符合要求。

3.9“6.2.6缩分单元”

6.2.6.1中，“缩分器可根据制样方案自动调节缩分比，该缩分比在当前样品

制备过程中保持稳定，.......”。缩分器可自动调节缩分间隔、开口尺寸、旋转速

度等参数，实现样品缩分比例的调节，使得留样质量符合标准要求和设计方案的

需求，样品的切割次数也符合标准要求，该缩分比在当前样品制备过程中保持稳

定，以免影响缩分样品的代表性。

3.10“6.2.7干燥单元”

6.2.7.2中，“干燥设备控温精度应在±1℃范围内，可实时监控干燥温度，

超温自动报警。”是指干燥设备的温度调控分度值应小于等于1℃，以便智能制

样系统可精准地控制设定温度，同时可实时监控内部温度变化，超温将启动报警，

以便使样品实际干燥温度符合标准要求。

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《煤炭智能化制样系统第1部分技术条件》能源行业标准制定说明

4与国际、国外同类标准水平的对比情况

目前尚无现行国际、国外标准，属首次制定的国内能源行业标准。本标准的

颁布对设备制造商在煤炭智能化系统的设计和制造方面具有规范作用和指导作

用，有助于推动电力、煤炭、石化、冶金、质检等行业煤炭检测技术与装备的智

能化升级，符合《中国制造2025》、国家制造强国战略布局和《中国智造2050》

要求。

5与现行法律、法规和强制性标准的关系

至标准编制之日尚未发现与计划编制标准相冲突的现行法律、法规和强制性

国家标准。

6重大分歧意见的处理

无。

7作为强制性标准或推荐性标准的建议

建议本标准为推荐性行业标准。

8贯彻标准的措施建议

为了贯彻好本标准，使其有效发挥作用，建议在标准发布后，在全国电力、

煤炭、质检、地勘、冶金等行业进行宣传与贯彻，并组织有关部门进行学习和

培训。

9废止现行有关标准的建议

无。

10其他应予以说明的事项

无。

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NB/TXXXX-202X

煤炭智能制样系统第1部分：技术

条件

能源行业标准制定说明

煤炭科学技术研究院有限公司煤炭检测中心

2024年4月

《煤炭智能化制样系统第1部分技术条件》能源行业标准制定说明

1工作任务来源和主要工作过程

1.1工作任务来源

自2010年以来，煤炭制样设备在信息化、自动化、智能化方向取得了快速

发展，国内大型设备制造企业逐步推出了全水分试样、存查煤样、0.2mm试样一

体化制备的成套智能化制样系统，在电力、煤炭、石化、冶金等行业得到了不同

程度的应用。因制样系统结构复杂、制样流程长并具备一定的精密性，在现场应

用过程中，设备的可靠性、制样代表性等方面仍存在不同程度的问题。

目前，成套智能化制样系统的设计制造主要基于传统的采样、制样设备，依

据标准主要参考GB/T19494.2-2023《煤炭机械化采样第2部分：煤样的制备》、

GB/T30730-2014《煤炭机械化采样系统技术条件》、GB/T30731-2014《煤炭联

合制样系统技术条件》及相关制样标准，尚无与之相适应的标准，不利于煤炭检

测行业的规范有序发展。因此，结合国家能源局下达的2022年能源行业标准制

定计划（国能综通科技〔2022〕96号）要求，全国煤炭标准化技术委员会煤炭

检测分技术委员会经研究决定，于2023年3月14日成立《煤炭自动化化制样系

统》行业标准制定工作组，负责行业标准《煤炭自动化制样系统第1部分技术

条件》（能源20220099）的制定。

1.2主要工作过程

煤炭科学技术研究院有限公司煤炭检测中心组织有关研究人员成立标准制

定工作组，本标准的制定工作于2023年启动。

工作过程与起草人的主要工作内容如下：

（1）标准制定工作组的成立

2023年，成立标准制定工作组，工作组通过讨论和研究，制定出相应的工

作计划。

（2）标准制定的前期调研

至2023年3月，查阅相关标准及资料，确定了标准制定的总体思路。同时

开展必要的论证工作。

（3）标准草案的编制

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《煤炭智能化制样系统第1部分技术条件》能源行业标准制定说明

2023年3月23日~3月24日，全国煤炭标准化技术委员会煤炭检测分会《煤

炭自动化制样系统第1部分技术条件》制定工作组于北京召开工作会议，与会

工作组成员从设备的设计制造、使用需求、性能要求等角度，展开了充分的交流

与讨论，在设备的系统组成、技术要求等方面给出了初步意见。会后，由煤炭科

学技术研究院有限公司煤炭检测中心按照GB/T1.1-2020《标准化工作导则第1

部分：标准的结构和编写》的要求，并参考GB/T19494.2-2023《煤炭机械化采

样第2部分：煤样的制备》、GB/T30731-2014《煤炭联合制样系统技术条件》

及类似智能化装备的技术条件、技术要求国家标准，对《煤炭自动化制样系统第

1部分技术条件》讨论稿进行修改，其中将标准名称修改为《煤炭智能制样系

统第1部分技术条件》。

标准起草单位于2023年5月至2024年4月，先后6次对标准草案和编制说

明进行了内部讨论、修改，再讨论、再修改，同时广泛调研工作组成员及行业相

关方意见，于2024